如何知道黄河坝体泥沙淤积情况？坝体掩埋测量方法
如何知道黄河坝体泥沙淤积情况？坝体掩埋测量方法
前言：
黄河作为中国的第二大河流，被誉为“母亲河”，中华文明的发源地。
作为一条流经中国三大阶梯，全长约5464公里，流域面积约752443平方公里的长河，黄河的黄河中上游以山地为主，中下游以平原、丘陵为主。由于河流中段流经中国黄土高原地区，因此夹带了大量的泥沙，所以它也被称为世界上含沙量最多的河流。但是在中国历史上，黄河下游的改道给人类文明带来了巨大的影响。是中华文明最主要的发源地，中国人称其为“母亲河”。每年都会生产差不多十六亿吨泥沙，其中有十二亿吨流入大海，剩下四亿吨长年留在黄河下游，形成冲积平原，有利于种植。
大量的泥沙，对于黄河河道本身来说，却是非常巨大的隐患。泥沙会导致河道淤积，严重者致使河道堵塞、决堤，危机两岸的人民和经济。
因此，随时掌握黄河的泥沙淤积情况，对于黄河的河道治理、水下探测、防洪防汛、两岸的生产和生活来说，都至关重要。
本文就以现代化水下地形测量技术，介绍黄河坝体泥沙掩埋情况的测量方案。
测量方案
范围概况
测量示范两条测线：垂直黄河岸边的坝体向河中方向约100m。测量坝体表面缺漏及水下部分被泥沙掩埋情况。
仪器设备
本次水下地形测量拟使用美国Benthos公司开发最新的Chirp III 浅地层剖面仪。Chirp III 重量轻，方便携带和运输，适合在小船潜水作业。
Chirp III系统简介
Chirp III 是一个双频同时工作系统，可用的频率范围为：2－7KHz和10－20KHz。选择不同的频率及Chirp带宽可以让用户按照所需要的水底沉积物探测深度和对沉积物/物标的分辨率来进行系统设置。
Chirp III系统设置十分方便，可以使用多种拖鱼和震源。舷挂式换能器适合在浅水应用，便于安装与拆卸；TTV-170拖鱼和TTV-290拖鱼配置适合在深水应用。
Chirp III系统包含以下组成：
??收发机
??换能器阵列
??安装支架
??采集数据用笔记本电脑
??浅剖采集后处理软件
Chirp III系统主要特点
－轻便，操作简单
－双频同时工作
－ Chirp III 系统能够以双频（2-7 kHz 和10-20 kHz ）同时工作，该方式覆盖了较大的频率范围，且用户可以对不同的频率段进行选择
－以太网输出,Chirp III 系统采用以太网输出数据，保证了高速安全的数据输出
－软件用户界面良好
－采用了新的Chirp 处理技术，从而保证了数据的连续存储和显示
－存储的校准数据可以用于海底反射系数的实时计算，从而判定海底表面沉积物类型
－存储原始数据用于质量监控
外业工作
系统定位由带有RTK功能的差分GNSS接收机，浅地层数据由获取Chirp III 系统、现场导航由华测Hydro Survey软件实现，外业仪器安置示意如图1 所示、现场如图2所示。
外业利用美国Chesapeake Technology Inc 公司出品的SonarWiz5 软件进行浅地层数据采集，界面如图3所示。
图1:测量示意图图2：安装测量现场
图3：外业采集软件界面
内业数据处理
室内利用美国Chesapeake Technology Inc 公司出品的SonarWiz5 软件进行浅地层剖面数据处理。原始浅剖数据图像如图3所示，经坐标系转换、图像预
处理、底跟踪、数字化分层、制图等一系列过程，最终处理为各个航线的剖面成果数据，请见附件所列剖面文件。
图4：内业数据处理界面
数据成果
本次示范测量黄河堤坝向外约100米水域测线平面位置如图5所示，共计2条测线。
测线1坐标：（36.73123722, 117.0216591）~（36.7313038, 117.0195841）；
测线2坐标：（36.73101665,1170205194）~（36.73193888,117.0208722）；
图5:堤坝附近水域测线平面图
堤坝剖面如图6，8所示；图7，9用红色的线描出堤坝与河底分界示意图。
图6：测线1所得堤坝及水底泥沙剖面图
图7：测线1坝体与河底示意图
图8：测线2所得堤坝及水底泥沙剖面图
图9：测线2堤坝与河底示意图
结论
演示探测的2条测线，堤坝与河底分界明显，从堤坝向外水深先变浅后变深。从堤坝向外，测线1从（36.7312365705，117.021*******）处开始向外被泥沙掩埋，水深6.7m；测线2从（36.7312416543 117.020******* ）处开始向外被泥沙掩埋，水深6.7m。
成果
断面1：
断面2：
通过断面图可以明显看出坡比、泥面、坝体的位置
注：以上断面因没有坐标转换参数，此平面坐标投影所用椭球为WGS-84；坝顶位置因未测量故为假设坝顶，旨在输出一个假设成果。